JP2008248997A

JP2008248997A - 配管の継手構造

Info

Publication number: JP2008248997A
Application number: JP2007089678A
Authority: JP
Inventors: Haruhiro Uchimura; 治弘内村; Jinsei Ishidoya; 尽生石戸谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP4882827B2

Abstract

【課題】配管の端面と他の部材の端面とを環状シール部材を介して接続する配管の継手構造において、少なくとも何れか一方の端面に形成された環状溝に装着された環状シール部材が両端面の間の隙間にはみ出すことを防止する。
【解決手段】第１配管１０の端面には、環状溝１４が形成され、環状溝１４にはＯリングが配置される。第１配管１０の外周側の端面である外周側シール面１１ａに、環状溝１４の外周側の側壁１４ａから第１配管１０の半径方向の外周面１０ｂに達する貫通溝１９を形成する。貫通溝１９を形成することで、Ｏリングと環状溝１４の配管外周側との間の空間に溜まった高圧ガスが第１配管１０の外部へ排出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、配管同士を接続する配管の継手構造に関する。

従来のこの種の継手構造としては、図５に示すような構造が知られている。

図５は、従来の配管の継手構造２００の断面図である。図５において、互いに接続し合う略円筒状をなす第１配管１０と、同じく略円筒状をなす第２配管２０とが、互いの軸線Ａ方向を一致させるように同軸上に配置される。第１配管１０の端部は略円形板状をなす第１フランジ１２が設けられ、第２配管２０の端部にも同じく略円形板状をなす第２フランジ２２が設けられる。そして、第１フランジ１２を含む第１配管１０の端面１１と第２フランジ２２を含む第２配管２０の端面２１とが対向して配置される。

第１フランジ１２の外周部には、周方向で略等間隔に複数、例えば６つの第１ボルト孔１６が形成され、第２フランジ２２の外周部にも、周方向で略等間隔に複数、例えば６つの第２ボルト孔２６が形成されている。ここで、第１ボルト孔１６と第２ボルト孔２６とは対向配置されており、第１ボルト孔１６および第２ボルト孔２６にボルト３０が挿通され、ナット３２で締め付けられる。これにより、第１配管１０の端面１１と第２配管２０の端面２１とが継ぎ合わされる。このように継ぎ合わされることにより両配管で流路４０が形成される。

また、第１配管１０の端面１１には、環状溝１４が形成されている。環状溝１４には環状シール部材としてのゴム状弾性体のＯリング１８が装着されており、他方の第２配管２０の端面２１によって押圧されて圧縮状態となっている。

このようにして互いに接続された第１配管１０と第２配管２０との内部には、例えば第１配管１０から第２配管２０側に向けて、高圧ガスが供給される。

特許文献１には、Ｏリングを装着する環状溝にアルゴンガスを封入し、配管内のガスがシール材を透過することを抑制することが開示されている。

さらに、特許文献２には、一方の配管の端部に設けられた一方のフランジと他方の配管の端部に設けられた他方のフランジとを対向配置して、当該フランジ間に中間フランジを配置し、中間フランジの端面と対向する他方のフランジ端面との間にＯリングを配置することが開示されている。

特開平７−６８１５１号公報特開２００４−１９８３２号公報

ところで、配管の端面に形成された環状溝１４にＯリング１８を装着して、Ｏリング１８を介して配管同士を継ぎ合わせた継手構造において、配管内に高圧ガスを封入した場合、図６に示すように、高圧ガスが第１配管１０の端面１１と第２配管２０の端面２１との隙間１１０を介して、環状溝１４の配管内周側とＯリング１８との間の空間１２０（以下、「内周側空間」と称す）に漏れ出す。さらに、高圧ガスは、Ｏリング１８と環状溝１４の配管外周側との間の空間１２２（以下、「外周側空間」と称す）にまで達する。このように、高圧ガスが環状溝１４の外周側空間１２２に溜まった状態で配管内の圧力が下がった場合、外周側空間１２２内の圧力と、配管内部の圧力との圧力差により、図７に示すように、Ｏリング１８に配管内部側への圧力Ｐが加わり、端面１１と端面２１との隙間１１０にＯリング１８の一部がはみ出しを起こすことがある。

本発明は、配管の端面と他の部材の端面とを環状シール部材を介して接続する配管の継手構造において、少なくとも何れか一方の端面に形成された環状溝に装着された環状シール部材が両端面の間の隙間にはみ出すことを防止することを目的とする。

本発明に係る配管の継手構造は、配管の端面と他の部材の端面とを環状シール部材を介して接続し、前記配管をシールする配管の継手構造であって、前記環状シール部材が装着される環状溝が前記配管の端面もしくは前記他の部材の端面の少なくとも一方に形成され、前記環状溝から前記配管の外周面まで達する少なくとも１つの貫通溝が、前記配管の端面もしくは前記他の部材の端面の少なくとも一方に形成されることを特徴とする。

本発明に係る配管の継手構造の１つの態様では、前記貫通溝は、レーザ加工により形成されることを特徴とする。

本発明によれば、環状溝から配管の外周面まで達する少なくとも１つの貫通溝が、配管の端面もしくは他の部材の端面の少なくとも一方に形成されていることにより、環状シール部材が両端面の間の隙間にはみ出すことを防止することができる。

本発明を実施するための最良の形態を具体的に示す実施形態について、以下図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る継手構造１００の断面図である。継手構造１００の断面は、上記で説明した従来の継手構造２００と同様であるため、継手構造２００と同一部材に同一符号を付して説明を省略する。

図２は、第１配管１０の端面１１を図１中のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向から見た図である。以下、第１配管１０の外周側の端面が、第２配管２０の端面と接するシール面を「外周側シール面」１１ａと称し、第１配管１０の内周側の端面が、第２配管の端面と接するシール面を「内周側シール面」１１ｂと称する。

本実施形態において、継手構造１００を構成する、第１配管１０および第２配管２０はともに金属製の配管であり、ボルト３０を第１ボルト孔１６および第２ボルト孔２６に挿通してナット３２で締め付けることで、端面１１と端面２１とは直接圧着して、金属面同士のいわゆるメタルシールを形成している。このようにナット３２により配管同士を締め付けた場合、外周側シール面１１ａのほうが、内周側シール面１１ｂよりも、ナット３２の締め付け部分に近いため、ナット３２による締め付けトルクが大きい。つまり、外周側シール面１１ａのほうが内周側シール面１１ｂよりもシール性が高い。そのため、配管内部の流路４０に高圧ガスを封入した場合に、Ｏリング１８と環状溝１４の配管外周側とにより形成された外周側空間１２２に溜まった高圧ガスは、外周側シール面１１ａを介して配管外部へ漏れにくい。よって、配管内の圧力が下がった場合、外周側空間１２２内の圧力と、配管内部（流路４０内）の圧力との圧力差により、内周側シール面１１ｂと、第２配管の端面２１との隙間にＯリング１８の一部がはみ出しを起こすことがある。

そこで、本実施形態では、図２に示す通り、第１配管１０の外周側の端面である外周側シール面１１ａに、環状溝１４の外周側の側壁１４ａから第１配管１０の半径方向の外周面１０ｂに達する貫通溝１９を形成する。貫通溝１９を形成することで、外周側空間１２２に溜まった高圧ガスが第１配管１０の外部へ排出される。よって、配管内の圧力が下がった場合でも、外周側空間１２２内の圧力と、配管内部の圧力との圧力差が生じにくくなる。そのため、配管内の圧力が下がった場合でも、Ｏリング１８に配管内部側への圧力Ｐが加わりにくくなり、端面１１と端面２１との隙間１１０にＯリング１８の一部がはみ出すことを防止することができる。

ここで、貫通溝１９は、あまり大きな溝にすると、高圧ガスが配管内に封入された際に、配管内部からの圧力により、Ｏリング１８の一部が、貫通溝１９と第２配管２０の端面２１との隙間にはみ出すおそれがある。そのため、貫通溝１９の大きさは、高圧ガス封入時における配管内部の圧力、Ｏリング１８の材質や硬さなどにより、予め実験等に基づいて定めればよく、例えば、貫通溝１９の深さを１０μｍ程度とすればよい。

また、貫通溝１９は、図３Ａに示すように、外周側シール面１１ａに複数形成してもよいし、図３Ｂに示すように、軸Ａを中心に放射状に複数形成してもよい。

なお、貫通溝１９は例えばレーザ加工により第１配管１０の端面１１に形成すればよい。レーザ加工は、例えば、レーザ加工の容易さの観点から、図３Ｃに示すように、第１配管の端面１１に対して半径方向にレーザを直線上に走査することで行えばよい。ここで、レーザ光を単に半径方向に走査した場合には、内周側シール面１１ｂにも溝が形成されてしまう。しかし、上記の通り、溝の深さは、Ｏリングのはみ出しが生じない程度に設定されている。よって、内周側シール面１１ｂに溝が形成されても大きな問題はない。

また、本実施形態において示した技術は、他の継手構造の場合にも適用可能である。例えば、図４に示すように、第１配管１０の端面に他の部材として円形状のフランジ５０を配置して配管をシールする場合にも上記の実施形態に示した技術は適用可能である。また、特許文献２に開示されているように、配管と配管との間に他の部材として中間フランジを配置し配管をシールする場合にも上記の実施形態に示した技術は適用可能である。

また、上記の実施形態では、環状溝が形成される側の配管の端面に、貫通溝を形成する例について説明した。しかし、外周側空間に溜まったガスが配管外部へ排出されればよいため、環状溝が形成されていない側の配管の端面に貫通溝を形成してもよい。また、両配管の両端面に貫通溝をそれぞれ形成してもよい。

本実施形態に係る配管の継手構造の断面図である。第１配管の端面を図１中のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向から見た場合の図である。第１配管の端面に形成される貫通溝について説明するための図である。第１配管の端面に形成される貫通溝について説明するための図である。第１配管の端面に形成される貫通溝について説明するための図である。本実施形態の変形例に係る配管の継手構造の断面図である。従来の配管の継手構造の断面図である。Ｏリングを介して接する端面間の隙間にＯリングの一部がはみ出す場合について説明するための図である。Ｏリングを介して接する端面間の隙間にＯリングの一部がはみ出す場合について説明するための図である。

符号の説明

１０第１配管、１１端面、１１ａ外周側シール面、１１ｂ内周側シール面、１４環状溝、１８Ｏリング、１９貫通溝、２０第２配管、２１端面、３０ボルト、３２ナット、４０流路、１００継手構造、１１０隙間、１２０内周側空間、１２２外周側空間。

Claims

配管の端面と他の部材の端面とを環状シール部材を介して接続し、前記配管をシールする配管の継手構造であって、
前記環状シール部材が装着される環状溝が前記配管の端面もしくは前記他の部材の端面の少なくとも一方に形成され、
前記環状溝から前記配管の外周面まで達する少なくとも１つの貫通溝が、前記配管の端面もしくは前記他の部材の端面の少なくとも一方に形成されることを特徴とする配管の継手構造。
請求項１に記載の配管の継手構造において、
前記貫通溝は、レーザ加工により形成されることを特徴とする配管の継手構造。